CN203746088U

CN203746088U - 指纹传感器

Info

Publication number: CN203746088U
Application number: CN201320881878.1U
Authority: CN
Inventors: 张自宝; 张�杰; 杨云
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2023-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种指纹传感器，包括：指纹检测面板；位于指纹检测面板上的指纹检测区域，指纹检测区域内设有多个指纹检测单元；导体层，导体层设置在指纹检测面板上，以在手指靠近所述指纹检测区域时，在导体层和手指之间产生感应电容；电容检测模块，用于检测感应电容；控制器，用于根据感应电容的变化趋势判断手指与多个指纹检测单元之间的距离，并在距离小于预设值时，控制多个指纹检测单元开始工作以扫描指纹。根据本实用新型实施例的指纹传感器，具有功耗低、节能的优点。

Description

指纹传感器

技术领域

本实用新型涉及身份识别控制技术，具体地，涉及一种指纹传感器。

背景技术

半导体指纹传感器广泛应用于身份识别领域。半导体指纹传感器通常根据手指表面与指纹检测面板之间形成的电容来进行指纹检测。如图1所示，示出了现有的一种指纹传感器1，其中，指纹检测像素点2完成单个指纹像素点的检测，指纹传感器边框3通常用于对手指5发射激励信号，指纹检测区域4上布满了指纹检测像素点2。当指纹传感器1处于正常工作模式时，指纹检测区域4上分布的检测像素点2对指纹表面进行扫面，区分出指纹的脊和谷，得到指纹的图像信号。指纹检测像素点2完成指纹信号的检测与放大功能。由于指纹检测像素点2的分辨率大于指纹分辨率，指纹检测区域4上分布非常多的指纹检测像素点2以满足指纹图像分辨率的要求。

然而在等待指纹验证阶段，指纹检测模式处于常开状态，也就是指纹检测区域4上的所有检测像素点2不断的进行指纹检测，以便当有手指放置于指纹检测区域4上时能快速完成指纹的检测与判断。但是，从进入等待指纹验证阶段到完成指纹检测的过程中，实际进行指纹检测所占的时间很少，大部分的时间检测到的都是无用的信号，这样导致很大的功耗浪费，整个指纹检测区域4上的指纹检测像素点2消耗的功率较大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种指纹传感器，该指纹传感器具有功耗低的优点。

实用新型为了实现上述目的，本实用新型提供了一种指纹传感器，包括：指纹检测面板；位于所述指纹检测面板上的指纹检测区域，所述指纹检测区域内设有多个指纹检测单元，所述多个指纹检测单元在所述指纹检测区域上呈多排多列分布；导体层，所述导体层设置在所述指纹检测面板上，以在手指靠近所述指纹检测区域时，在所述导体层和所述手指之间产生感应电容；电容检测模块，用于检测所述感应电容；控制器，所述控制器分别与所述多个指纹检测单元、导体层和电容检测模块相连，用于根据所述感应电容的变化趋势判断所述手指与所述多个指纹检测单元之间的距离，并在所述距离小于预设值时，控制所述多个指纹检测单元开始工作以扫描指纹。

根据本实用新型的指纹传感器，通过设置导体层使手指靠近检测面板时在导体层和手指之间产生感应电容，由于手指越接近检测面板，在导体层和手指之间形成的感应电容越大，因此，可根据感应电容大小变化判断出手指与检测面板之间的距离，并在手指与检测面板之间的距离很小时，认为手指有通过指纹传感器进行指纹扫面的意图，此时，使多个指纹检测单元开始工作进行指纹扫描，当手指与检测面板之间的距离较大时，使多个指纹检测单元停止工作。从而，可有效降低多个指纹检测单元的工作时间，降低了指纹检测单元的功耗，使指纹传感器具有功耗低、节能的优点。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有的一种指纹传感器进行指纹检测的示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的指纹传感器进行指纹检测的示意图；

图3是根据本实用新型另一个实施例的指纹传感器进行指纹检测的示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的指纹传感器检测是否有手指靠近检测面板的示意图；以及

图5是根据本实用新型一个实施例的指纹传感器的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图描述根据本实用新型实施例的指纹传感器。

图2是根据本实用新型一个实施例的指纹传感器进行指纹检测的示意图。图3是根据本实用新型另一个实施例的指纹传感器进行指纹检测的示意图。图4是根据本实用新型一个实施例的指纹传感器检测是否有手指靠近检测面板的示意图。

如图2、图3和图4所示，根据本实用新型一个实施例的指纹传感器200，包括：指纹检测面板210、指纹检测区域220、导体层230、电容检测模块240和控制器（图中未示出）。

其中，指纹检测区域220位于指纹检测面板210上，指纹检测区域220内设有多个指纹检测单元221，在本实用新型的一个实施例中，多个指纹检测单元221在指纹检测区域220上呈多排多列分布。导体层230设置在指纹检测面板210上，以在手指靠近指纹检测区域220时，在导体层230和手指之间产生感应电容。电容检测模块240用于检测感应电容，即检测在导体层230和手指之间产生感应电容。控制器分别与多个指纹检测单元221、导体层230和电容检测模块240相连，用于在感应电容小于预设值时控制多个指纹检测单元221工作。例如：控制器根据感应电容的变化趋势判断手指与多个指纹检测单元221之间的距离，并在距离小于预设值时，控制多个指纹检测单元221开始工作以扫描指纹。

结合图2和图3，指纹检测单元221为四方形且指纹检测单元221的边的长度小于指纹的脊和谷之间的宽度，从而提升对指纹的检测精度。

进一步地，控制器还用于在判断手指5与多个指纹检测单元221之间的距离未小于预设值（如1厘米）时，控制多个指纹检测单元221停止工作。

以下结合图4对本实用新型实施例的指纹传感器的工作原理进行详细描述。

如图4所示，结合图2和图3，根据人体模型，手指5相当于地电位（GND），组成了感应电容Cx的上极板，感应电容Cx的下极板由位于指纹检测区域220下方或者四周的导体层230构成。当指纹检测区域220上方没有手指5时，感应电容Cx趋向无限小；当有手指5靠近指纹检测区域220时，手指5与导体层230构成了感应电容Cx。通过电容检测模块240来检测感应电容Cx的变化情况，就可以判断出是否有手指5靠近指纹检测区域220。

由上可知，只需要一个导体层230和一个电容检测模块240（如通过检测电路实现电容检测模块240）来检测感应电容Cx，并根据感应电容Cx大小的变化趋势判断手指5是否越来越靠近指纹检测区域220，即判断指纹检测区域220是否需要进行指纹检测，当手指5越来越靠近指纹检测区域220，如两者之间的距离小于某一预设值（如1厘米）时，才控制指纹检测区域220开始工作以进行指纹检测。

根据本实用新型实施例的指纹传感器，通过设置导体层使手指靠近检测面板时在导体层和手指之间产生感应电容，由于手指越接近检测面板，在导体层和手指之间形成的感应电容越大，因此，可根据感应电容大小变化判断出手指与检测面板之间的距离，并在手指与检测面板之间的距离很小时，认为手指有通过指纹传感器进行指纹扫面的意图，此时，使多个指纹检测单元开始工作进行指纹扫描，当手指与检测面板之间的距离较大时，使多个指纹检测单元停止工作。从而，可有效降低多个指纹检测单元的工作时间，降低了指纹检测单元的功耗，使指纹传感器具有功耗低、节能的优点。

结合图2-4所示，为了提高本实用新型实施例的指纹传感器200的指纹检测精度，本实用新型实施例的指纹传感器200的导体层230具有接地端（图中未示出），这样，控制器用于在判断手指5与多个指纹检测单元221之间的距离小于预设值（如1厘米）时，控制导体层230接地（GND），当然，也可控制导体层230接预设电位。由此，可对指纹检测区域220起到隔离屏蔽作用，降低外界信号等对指纹检测区域220的干扰，从而提升指纹传感器200的指纹检测精度。

进一步地，为了使导体层230对指纹检测区域220起到有效的隔离屏蔽。结合图2所示，在本实用新型的一种实施方式中，导体层230可围绕指纹检测区域220设置。

具体地说，指纹检测区域220周围分布有一层导体层作为本实用新型一个实施例中的导体层230，当手指5放置于指纹检测区域220上时，手指5与导体层230形成感应电容Cx，通过检测感应电容Cx的大小，判断是否有手指5位于指纹检测区域220上方。

由上可知，导体层230围绕在指纹检测区域220四周，从而当控制指纹检测区域220开始工作并进行指纹扫面时，使导体层230接到固定的电位上（如接地或者预设电位），从而对指纹检测区域220起到隔离屏蔽的作用，降低如外界信号等对指纹检测区域220的干扰，从而能够提升指纹传感器200的检测精度。

为了更好地对指纹检测区域220起到隔离屏蔽，结合图3所示，在本实用新型的另一种实施方式中，导体层230可包括呈多排多列分布的多个子导体框231，多个指纹检测单元221一一对应地设置在多个子导体框231中。

换言之，也可认为是在每一个指纹检测单元221的周围分布有导体层230，由于导体层230在整个指纹检测区域220内的每个指纹检测单元221的周围都有分布，这样，不仅可以使导电层230感应手指的感应电容Cx更加敏感，还可以当控制指纹检测区域220开始工作并进行指纹扫面时，导体层230接到固定的电位上（如接地或者预设电位），由于导体层230分布于每个指纹检测单元221的周围，因此，不仅可以屏蔽诸如外接信号对指纹检测区域220的干扰，而且还可以屏蔽相邻的指纹检测单元221之间的串扰，这样一来，更加提升指纹传感器200的指纹检测精度，并且具有噪声小的优点。

根据本实用新型实施例的指纹传感器，具有功耗低、指纹检测精度高的优点。

另外，根据本实用新型实施例的指纹传感器的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

如图5所示，本实用新型的进一步实施例还提出了一种指纹传感器的控制方法，其中，指纹传感器例如为上述任意一个实施例所示的指纹传感器200。该控制方法包括如下步骤：

步骤S501：检测导体层和手指之间产生感应电容。

步骤S502：根据感应电容的变化趋势判断手指与多个指纹检测单元之间的距离。

步骤S503：当距离小于预设值时，控制多个指纹检测单元开始工作以扫描指纹。

当然，如果判断距离未小于预设值，则控制多个指纹检测单元停止工作。

根据本实用新型实施例的指纹传感器的控制方法，根据导体层和手指之间形成的感应电容判断手指与检测面板之间的距离是否较小，并在较小时使多个指纹检测单元开始工作进行指纹扫描，当手指与检测面板之间的距离较大时，使多个指纹检测单元停止工作。从而，可有效降低多个指纹检测单元的工作时间，降低了指纹检测单元的功耗，使指纹传感器具有功耗低、节能的优点。

进一步地，当判断手指与多个指纹检测单元之间的距离小于预设值时，本实用新型实施例的方法还包括：控制导体层接地或接预设电位。这样，可以对指纹检测区域起到隔离屏蔽的作用，降低如外界信号等对指纹检测区域的干扰，从而能够提升指纹传感器的检测精度。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：

指纹检测面板；

位于所述指纹检测面板上的指纹检测区域，所述指纹检测区域内设有多个指纹检测单元，所述多个指纹检测单元在所述指纹检测区域上呈多排多列分布；

导体层，所述导体层设置在所述指纹检测面板上，以在手指靠近所述指纹检测区域时，在所述导体层和所述手指之间产生感应电容；

电容检测模块，用于检测所述感应电容；

用于在所述感应电容小于预设值时控制所述多个指纹检测单元工作的控制器，所述控制器分别与所述多个指纹检测单元、导体层和电容检测模块相连。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述导体层围绕所述指纹检测区域设置。

3.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述导体层包括呈多排多列分布的多个子导体框，所述多个指纹检测单元一一对应地设置在所述多个子导体框中。

4.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述导体层具有接地端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹检测单元为四方形且所述指纹检测单元的边的长度小于指纹的脊和谷之间的宽度。